Dissertation

5. Optische Systemintegration 107
schen 0 und 23 mg/l und die Auswertung und Einschätzung der Ergebnisse.
5.3.1. Strahler-Empfäger-Baugruppe
Die Strahler-Empfänger-Baugruppe beinhaltet als Lichtquelle einen mehrmodigen
VCSEL (ULM850-05-TT-C0101C, 1,8 mW) im Dauerstrichbetrieb, der Licht
mit 850 nm Wellenlänge unter einem Divergenzwinkel von 18 ± 6 ◦ emittiert.
Untersuchungen haben gezeigt, dass dieses Licht als Kugelwelle behandelt werden
kann [102]. Nach einer Strahlformung und Umlenkung bewegt es sich auf
einem Zick-Zack-Pfad durch den Flüssigkeitskanal, um einen Primärdetektor zu
erreichen, der das transmittierte Licht misst. Streulichtdetektoren, die das gestreute
Licht messen, wurden zwischen Lichtquelle und Primärdetektor angeordnet.
Die Streulichtdetektoren sind Ellipsensegmente mit den in Tabelle 5.2
aufgeführten Parametern. Die Detektoren werden PIN-Photodioden ausgeführt,
die direkt in das Substrat implementiert sind. Der VCSEL wird in eine Kavität
montiert [103]. Die Strahler-Empfänger-Baugruppen wurden vom CiS Forschungsinstitut
für Mikrosensorik und Photovoltaik, Erfurt gefertigt. Sie haben
eine Größe von (18x12) mm 2 . Auf den Chip ist eine Volumenblende aus dem
Tabelle 5.2.: Größen der Ellipsensegmente.
Hauptachse in mm Nebenachse in mm
4 3
2,96 2,06
2,87 1,97
1,83 1,03
1,74 0,94
fotostrukturierbaren Glas FS 21 [104] aufgeklebt. Durch Belichten und Ausheizen
bilden sich in diesem Glas absorbierende Bereiche aus, die eine braune Farbe
aufweisen, während die unbelichteten Bereiche transparent bleiben. Der Bereich
über dem VCSEL wurde mit einem Loch versehen, um Verluste durch ungewollte
Reflexionen zu vermeiden. Bild 5.6 (a) zeigt ein Foto und (b) eine schematische
Zeichnung der Strahler-Empfänger-Baugruppe. Die Stromversorgung erfolgt über
eine 9V-Batterie.
5.3.2. Probenkammer
Als Probenkammer dient ein Modul aus PMMA, das einen Kanal mit einer Querschnittsfläche
von 170 mm 2 enthält. Bild 5.7 (a) zeigt das Rohteil der Probenkammer,
das aus drei PMMA-Teilen besteht, die durch eine Schraubverbindung
miteinander verbunden sind und mittels O-Ringen abgedichtet werden. Über einschraubbare
Adapter mit Luer-Anschluss wird die Verbindung zu den Schläuchen